一种高压输电线巡线机器人的机械结构制造技术

本发明专利技术提供一种高压输电线巡线机器人的机械结构，包括行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构、线垂度调节机构和支撑机构；行走机构有两组，包括由两个半轮构成的行走轮，两个半轮分别为主动轮和从动轮；越障机构用于驱动主动轮和从动轮分离或连接；两组行走机构之间设有中间机构，包括由两个半轮构成的中间轮以及驱动两个半轮分离或连接的机构；压紧机构包括压紧轮以及驱动压紧轮向上压紧输电线或向下运动的机构；线垂度调节机构位于越障机构下方，用于调节行走机构的垂直位置。还包括清除异物模块和除冰模块，为多功能机器人的发展奠定基础。本发明专利技术可在输电线上稳定运行并有效越障，结构简单、新颖、体积小。

【技术实现步骤摘要】
一种高压输电线巡线机器人的机械结构
本专利技术属于输电线巡线机器人
，具体涉及一种高压输电线巡线机器人的机械结构。
技术介绍
电网作为国家的重要的基础设施之一，支撑着国民经济发展，在当今社会中发挥着不可替代的作用。输电线路作为电力输送的主要载体，实现了电力资源大范围优化配置，是电力通讯的重要保障之一。近年来，随着我国输电工程大力发展，输电线路规模早已今非昔比。然而输电线路规模越大，复杂程度越高，其事故发生率也就越高，而输电线路的事故会导致电力通讯中断，给民众的生活造成直接的影响，甚至可能造成不可挽回的损失。综合以往输电线事故来看，其原因主要包括以下几点：(1)持续的机械张力、材料老化等；(2)天气影响，包括雨、雪、冰冻灾害等；(3)其他潜在因素，如异物缠绕和其他不可控因素；(4)人为因素，操作不当，质量不合格。这些原因易造成输电线磨损、腐蚀、断股等损伤，为了避免严重事故的发生,电力部门必须定期巡视检查输电线路。目前的巡线手段主要有三种，分别是人工行走巡线，船舶车辆巡线和直升机飞行巡线。(1)人工行走巡线：主要是通过人力对输电线进行巡检，但由于大部分输电线路处于复杂的山地地形，对人工巡线带来了很大的不便，巡视效率低，同时作业人员的安全得不到保障。(2)船舶车辆巡线：由于自然因素的限制，车辆无法直接到达很多输电线的区域，因而船舶车辆巡线用的很少。(3)直升机飞行巡线：直升机飞临输电线并与输电线路走向同步，直升机上的工作人员用机载摄像机对输电线进行观测并记录故障点的情况与位置。虽然这种巡线的巡检效率和探测精度都得到了一定的提高，但是巡线的费用相当昂贵，对工作人员的要求也很高。随着机器人技术的不断发展，科学家们设计出了空中巡线机器人来进行输电线路的日常巡检维护。输电线路上通常有防震锤、耐张线夹、杆塔等障碍，巡线机器人需能够跨越它们并以一定的速度在输电线路上爬行、检测。机器人巡检不仅可以进行可靠地线路巡检工作，而且巡线的效率和精度得到了很大的提高，减少了大量的人力物力开支，保障输电线路安全的运行。因此，空中巡线机器人成为巡线领域研究的重点。巡线机器人机械设计功能要求有：(1)机器人能在输电线上稳定行走；(2)机器人可以自主安全地跨越输电线上的障碍物；(3)机器人具有一定的爬坡能力；(4)机器人的自由度尽可能少，操作控制方便；(5)在给电源、控制器、探测器等足够空间和保证机器人整体机械强度的前提下，机器人体积尽可能小，重量尽可能轻。所述的障碍物有：(1)杆塔：输电线路中，每隔一段距离会有一个杆塔用来支撑导线并保证导线与导线之间有足够的安全距离。(2)防震锤：输电线在风力的影响下，会产生周期性的振动。在输电线上安装防震锤，可用来吸收风振能量，以减轻输电线的振动效果。防震锤一般安装在杆塔的附近，尺寸约为长300mm、高40mm。(3)绝缘子：绝缘子是用于电线电缆连接，是机器人运动过程中需要克服的障碍。(4)悬垂线夹：悬垂线夹用于将输电线固定在直线杆塔的绝缘子串上，或将输电线悬挂在直线杆塔上，长度约为300mm。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压输电线巡线机器人的机械结构，可在输电线上稳定运行并有效越障，结构简单、新颖、体积小。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高压输电线巡线机器人的机械结构，包括行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构、线垂度调节机构和支撑机构；所述行走机构有两组，包括由两个半轮构成的行走轮，两个半轮分别为主动轮和从动轮，主动轮连接电机；所述越障机构用于驱动主动轮和从动轮分离或连接；两组行走机构之间设有中间机构，用于在一个行走机构张开跨越障碍物时，与另一个行走机构一起保持机器人平衡，包括由两个半轮构成的中间轮以及驱动两个半轮分离或连接的机构；压紧机构包括压紧轮以及驱动压紧轮向上压紧输电线或向下运动的机构；所述线垂度调节机构位于越障机构下方，用于调节行走机构的垂直位置；所述支撑机构用于支撑行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构和线垂度调节机构。进一步的，所述行走机构包括两个带有带座轴承的分别位于行走轮两侧的行走机构支撑臂，主动轮和从动轮的轴分别连接邻近侧行走机构支撑臂的带座轴承；主动轮的轴穿过带座轴承，连接电机的旋转轴，电机的电机座固定于行走机构支撑座；主动轮或从动轮上设有联轴器。进一步的，所述越障机构包括双向丝杆、导杆和越障机构支撑座；行走机构支撑座上设有螺母，双向丝杆的两段旋向不同的丝杆分别穿过左右两个行走机构支撑座及其螺母；越障机构支撑座的两端设有带座轴承，分别与双向丝杆的两端连接，双向丝杆的一端与电机连接；导杆穿过两个行走机构支撑座，两端固定在越障机构支撑座上，行走机构支撑座可沿导杆滑动。进一步的，所述中间机构包括分别位于中间轮两侧的两个中间臂、中间机构支撑座、弹簧、两个相互啮合的齿轮和电机；中间轮的两个半轮的轴分别连接邻近侧中间臂的带座轴承；两个中间臂之间连接有弹簧；两个侧中间臂分别与两个齿轮连接，齿轮的轴连接中间机构支撑座上的带座轴承，电机连接其中一个齿轮的轴。进一步的，所述压紧机构包括压紧轮、上支撑座、下支撑座；压紧轮位于行走轮下方；上支撑座上设有分别位于压紧轮两侧的两个带座轴承，压紧轮两侧的轴分别连接两侧的带座轴承；上支撑座的下方设有螺母和导杆；丝杆电机固定于下支撑座，其丝杆与螺母连接，导杆穿过下支撑座，并可沿下支撑座上下移动；下支撑架固定于越障机构支撑座。进一步的，所述线垂度调节机构包括设于支撑机构上的电磁铁，越障机构支撑座的底部设有与电磁铁的滑杆连接的连接杆。进一步的，还包括火烧清除机构，包括电机轴水平的第一减速电机、电机轴垂直的第二减速电机、点火装置和供油装置；第二减速电机的电机座安装在第一减速电机的电机轴上，点火装置和供油装置安装在第二减速电机的电机轴上。进一步的，还包括剪刀剪切机构，安装在机器人的正前方，包括收拢机构、剪刀机构；收拢机构位于剪刀机构下方，包括一对呈30°角分布的收拢杆。进一步的，还包括除冰机构，在机器人前臂的左右臂上各安装一个除冰机构，位于输电线的两侧；除冰机构包括转盘、支撑架和若干个刀片，若干个刀片周向均匀固定于转盘，转盘固定于支撑架并相对于支撑架转动。有益效果：(1)本专利技术为三臂式行走机构，每个行走轮由两个半轮组合而成，通过控制两个半轮的分离或合并能够实现自由越障；(2)线垂度调节机构能够确保巡检机器人夹紧在线缆上，可解决线垂度问题，确保具有足够的爬坡能力，提高其工作性能；(3)压紧机构能够增大轮子与输电线之间的摩擦力，保证机器人具有一定的爬坡能力；(4)中间臂上装有中间轮，越障过程中中间轮起稳定重心的作用；(4)本专利技术具有多种功能模块，可解决高压输电线上的诸多问题，提高检修效率，促进国民经济的发展。附图说明图1为行走机构结构示意图；图2为机器人越障过程示意图；图3为前、后轮越障机构结构示意图；...

【技术保护点】
1.一种高压输电线巡线机器人的机械结构，其特征在于，包括行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构、线垂度调节机构和支撑机构；所述行走机构有两组，包括由两个半轮构成的行走轮，两个半轮分别为主动轮和从动轮，主动轮连接电机；所述越障机构用于驱动主动轮和从动轮分离或连接；两组行走机构之间设有中间机构，用于在一个行走机构张开跨越障碍物时，与另一个行走机构一起保持机器人平衡，包括由两个半轮构成的中间轮以及驱动两个半轮分离或连接的机构；压紧机构包括压紧轮以及驱动压紧轮向上压紧输电线或向下运动的机构；所述线垂度调节机构位于越障机构下方，用于调节行走机构的垂直位置；所述支撑机构用于支撑行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构和线垂度调节机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压输电线巡线机器人的机械结构，其特征在于，包括行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构、线垂度调节机构和支撑机构；所述行走机构有两组，包括由两个半轮构成的行走轮，两个半轮分别为主动轮和从动轮，主动轮连接电机；所述越障机构用于驱动主动轮和从动轮分离或连接；两组行走机构之间设有中间机构，用于在一个行走机构张开跨越障碍物时，与另一个行走机构一起保持机器人平衡，包括由两个半轮构成的中间轮以及驱动两个半轮分离或连接的机构；压紧机构包括压紧轮以及驱动压紧轮向上压紧输电线或向下运动的机构；所述线垂度调节机构位于越障机构下方，用于调节行走机构的垂直位置；所述支撑机构用于支撑行走机构、中间机构、越障机构、压紧机构和线垂度调节机构。


2.根据权利要求1所述的一种高压输电线巡线机器人的机械结构，其特征在于，所述行走机构包括两个带有带座轴承的分别位于行走轮两侧的行走机构支撑臂，主动轮和从动轮的轴分别连接邻近侧行走机构支撑臂的带座轴承；主动轮的轴穿过带座轴承，连接电机的旋转轴，电机的电机座固定于行走机构支撑座；主动轮或从动轮上设有联轴器。


3.根据权利要求2所述的一种高压输电线巡线机器人的机械结构，其特征在于，所述越障机构包括双向丝杆、导杆和越障机构支撑座；行走机构支撑座上设有螺母，双向丝杆的两段旋向不同的丝杆分别穿过左右两个行走机构支撑座及其螺母；越障机构支撑座的两端设有带座轴承，分别与双向丝杆的两端连接，双向丝杆的一端与电机连接；导杆穿过两个行走机构支撑座，两端固定在越障机构支撑座上，行走机构支撑座可沿导杆滑动。


4.根据权利要求1所述的一种高压输电线巡线机器人的机械结构，其特征在于，所述中间机构包括分别位于中间轮两侧的两个中间臂、中间机构支撑座、弹簧、两个相互啮合的齿轮和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴国，陆金霞，岳经纬，李岳磊，陈悦寒，贯大兴，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32